З астрономії відомо, що вісь обертання Землі нахилена до площини орбіти під кутом 66,5°, і це призводить до зміни пір року на Землі. Якби вісь обертання Землі була перпендикулярною до площини орбіти, то зміни пір року та тривалості дня не відбувалося б, бо Сонце протягом року освітлювало б рівномірно Північну та Південну півкулі нашої планети.

Зараз такі дні, коли Сонце однаково освітлює дві півкулі Землі, настають тільки двічі на рік – весною 20–21 березня і восени 22–23 вересня, коли на всіх материках однакова тривалість дня – 12 годин. В інші місяці тривалість дня більша або менша за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження.

Найдовший день у Північній півкулі настає 21–22 червня – початок астрономічного літа, а у Південній півкулі в цей день починається астрономічна зима. Через півроку 21–22 грудня, навпаки, у Північній півкулі настає астрономічна зима, а в Південній –  літо.

За рахунок річного руху Землі ми спостерігаємо видимий рух Сонця по зодіакальному колу – екліптиці. Сонцестояння – момент часу, у який центр Сонця у своєму видимому русі по екліптиці найбільше віддаляється від небесного екватора. У році два сонцестояння – зимове й літнє. Кутова відстань точки від небесного екватора називається схилення. Під час сонцестоянь Сонце проходить або через найпівнічнішу точку екліптики, що має схилення +23°27' (точка літнього сонцестояння), або через найпівденнішу її точку, що має схилення -23° 27' (точка зимового сонцестояння).

За рахунок зміни схилення Сонця постійно змінюється його добова траєкторія, а відповідно і тривалості дня та ночі.

Внаслідок того, що проміжок часу між двома послідовними проходженнями Сонця через ту саму точку сонцестояння не збігається із тривалістю календарного року, моменти сонцестояння рік у рік зміщуються відносно початку календарної доби. Моменти сонцестояння наступають у простий рік на 5 годин 48 хвилини 46 секунд пізніше, ніж у попередній, а у високосний -на 18 годин 11 хвилин 14 секунд раніше; тому моменти сонцестояння можуть припадати на дві сусідні календарні дати.

Протягом декількох сусідніх днів сонцестояння Сонце майже не змінює схилення, його полуденні висоти в небі майже незмінні; звідси й походить сама назва сонцестояння. Зі спостережень висот Сонця біля епох обох сонцестоянь виводиться величина нахилу площини екліптики до площини екватора.

Цього року Сонце проходить точка зимового сонцестояння 21 грудня о 16 годині 48 хвилин за часом Гринвіцького меридіану (UT) або о 18 годині 48 хвилин за Київським часом. Після 21 грудня тривалість дня в нашій півкулі почне збільшуватись до наступного дня літнього сонцестояння.

Після 21 грудня тривалість дня в нашій півкулі почне збільшуватись до наступного  літнього сонцестояння.

Повідомлення підготовлене доцентом кафедри фізики та методики її викладання О.В. Волчанським.